鋰電池的一致性怎么樣才能提高呢？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-07-10 18:38
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單體電池成組后，循環(huán)壽命會(huì)有所降低。選用較長(zhǎng)使用壽命的單體電池組合成電池組，會(huì)增加電池組循環(huán)使用次數(shù)，但為提升電池組整體性能，獲得更長(zhǎng)使用壽命，還應(yīng)重視單體電池匹配一致性，提供適宜的工作條件和采用妥當(dāng)熱管理措施，進(jìn)行及時(shí)修復(fù)與保養(yǎng)。在分析鋰離子電池組不一致性成因基礎(chǔ)上，提出電池不一致性的改進(jìn)措施和優(yōu)化方法。
一、不一致性機(jī)理
1 單體電池之間參數(shù)差異
單體電池之間的狀態(tài)差異主要包括單體電池初始差異和使用過程中產(chǎn)生的參數(shù)差異。電池設(shè)計(jì)、制造、存儲(chǔ)以及使用過程中存在多種不可控制的因素，會(huì)影響電池的一致性。提高單體電池的一致性是提升電池組性能的先決條件。單體電池參數(shù)的相互影響，當(dāng)前的參數(shù)狀態(tài)受初始狀態(tài)和時(shí)間累積作用的影響。
電池容量、電壓和自放電速率
電池容量不一致會(huì)使電池組各單體電池放電深度不一致。容量較小、性能較差的電池將提前達(dá)到滿充電狀態(tài)，造成容量大、性能好的電池不能達(dá)到滿充電狀態(tài)。電池電壓的不一致將導(dǎo)致并聯(lián)電池組中單體電池互充電，電壓較高的電池將給電壓較低的電池充電，這會(huì)加快電池性能的衰減，損耗整個(gè)電池組的能量。自放電速率大的電池容量損失大，電池自放電速率的不一致將導(dǎo)致電池荷電狀態(tài)、電壓產(chǎn)生差異，影響電池組的性能。
電池內(nèi)阻
串聯(lián)系統(tǒng)中，單體電池內(nèi)阻差異將導(dǎo)致各個(gè)電池的充電電壓不一致，內(nèi)阻大的電池提前達(dá)到電壓上限，此時(shí)其他電池可能未充滿電。內(nèi)阻大的電池能量損耗大，產(chǎn)生的熱量高，溫度差異進(jìn)一步增大內(nèi)阻差異，導(dǎo)致惡性循環(huán)。
并聯(lián)系統(tǒng)中，內(nèi)阻差異將導(dǎo)致各個(gè)電池電流的不一致，電流大的電池電壓變化快，使各個(gè)單體電池的充放電深度不一致，造成系統(tǒng)的實(shí)際容量值難以達(dá)到設(shè)計(jì)值。電池工作電流不同，其性能在使用過程中會(huì)產(chǎn)生差異，最終會(huì)影響整個(gè)電池組的壽命。
2 充放電工況
充電方式影響鋰電池組的充電效率和充電狀態(tài)，過充過放都會(huì)損壞電池，多次充放電后電池組會(huì)顯露不一致性。目前，鋰離子電池充電方式有數(shù)種，但常見的有分段恒流充電方式和恒流恒壓充電方式。恒流充電是較為理想的方式，能夠進(jìn)行安全、有效的滿充；恒流恒壓充電有效結(jié)合了恒流充電和恒壓充電的優(yōu)點(diǎn)，解決了一般恒流充電方式難以精準(zhǔn)滿充的問題，避免了恒壓充電方式在充電初期電流過大對(duì)電池造成的影響，操作簡(jiǎn)單方便。
3 溫度
鋰電池在高溫和高放電倍率下的性能會(huì)有明顯衰減。這是因?yàn)殇囯x子電池在高溫條件下和大電流使用時(shí)，會(huì)造成正極活性物質(zhì)和電解液的分解，這是放熱過程，短時(shí)間放出等熱量能導(dǎo)致電池自身溫度進(jìn)一步升高，溫度升高又加速了分解現(xiàn)象，形成惡性循環(huán)，加速分解使電池性能進(jìn)一步下降。所以，如果電池組熱管理不當(dāng)，會(huì)帶來不可逆性能損降。
電池組設(shè)計(jì)和使用環(huán)境差異會(huì)造成單體電池所處溫度環(huán)境不一致。由Arrhenius定律可知，電池的電化學(xué)反應(yīng)速度常數(shù)與度呈指數(shù)關(guān)系，不同溫度下電池電化學(xué)特性不同。溫度會(huì)對(duì)電池電化學(xué)系統(tǒng)的運(yùn)行、庫侖效率、充放電能力、輸出功率、容量、可靠性以及循環(huán)壽命產(chǎn)生影響。目前，主要開展的是溫度對(duì)電池組不一致性影響定量化研究。
